大斜度井連續油管生產測試用堵塞器研制

劉　鵬，李瑞豐，沈　瓊，張成富，羅建偉

(中海油能源發展股份有限公司 工程技術分公司，天津 300452)①

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大斜度井連續油管生產測試用堵塞器研制

劉鵬，李瑞豐，沈瓊，張成富，羅建偉

(中海油能源發展股份有限公司 工程技術分公司，天津 300452)①

為監測大斜度井的生產情況，原應用的爬行器生產測試工藝對測試儀器的輸送動力相對較小、對井筒技術條件要求較高、施工風險較大；連續油管生產測試工藝施工簡單、對井筒條件要求較低，但使用的堵塞器僅國外公司擁有，其配套的密封筒和連續油管尺寸以及堵塞器功能實現方式均不適合國內油田。為完善國內連續油管生產測試工藝，研制了適用于國內油田密封筒尺寸的生產測試用堵塞器。現場試驗表明：該堵塞器可為外徑31.75 mm的連續油管配套，采用依次上提的方式，成功實現與連續油管的脫離和錨定機構的解鎖，解決了小直徑連續油管無法有效傳遞下壓力的問題。該堵塞器配套的密封筒內徑為61.0 mm和58.75 mm，滿足國內連續油管生產測試工藝要求。

大斜度井；連續油管；堵塞器；生產測試；密封筒

為監測大斜度井的生產情況，需下入測試儀器測取生產過程中地層壓力、溫度、產液剖面及分層生產數據等各項參數[1-2]，國內曾應用過爬行器生產測試工藝，該工藝成本較低，使用的堵塞器是常規堵塞器，缺點是對測試儀器的輸送動力相對較小、對井筒技術條件要求較高(例如套管內徑需較規則、井筒內無雜物)、施工風險較大[3-4]。連續油管生產測試工藝可解決該問題，其施工簡單，對井筒條件要求較低[5]；但使用的堵塞器比常規堵塞器復雜，僅國外公司擁有該類產品，該類堵塞器主要通過下壓連續油管剪斷剪釘的方式解除與連續油管的脫離和錨定機構的解鎖[6]。國外該工藝施工所用的連續油管最小外徑為38.1 mm，配套的工作筒最小密封尺寸為69.85 mm，而國內油田密封筒尺寸大部分為61.0 mm和58.75 mm，需使用外徑不大于31.75 mm的連續油管進行施工。國內曾對國外堵塞器進行過改進，用外徑為31.75 mm的連續油管進行測試，施工時由于井斜和連續油管撓度等因素，下壓無法剪斷剪釘，將剪釘尺寸減小，剪釘在下井過程被阻力提前剪斷。為完善國內連續油管生產測試工藝，研制了適用于國內油田密封筒尺寸的生產測試用堵塞器，該堵塞器可配套外徑為31.75 mm的連續油管，采用依次上提的方式，實現與連續油管的脫離和錨定機構的解鎖，解決了小直徑連續油管無法有效傳遞下壓力的問題，滿足國內連續油管生產測試工藝要求。

1　技術分析

1.1結構

連續油管生產測試用堵塞器結構如圖1所示。 該堵塞器隨連續油管下入到與油管連接的密封筒中，與常規堵塞器相比，該堵塞器除了具有通用的密封打撈部分，還需要在測試前與連續油管脫離，并在測試期間鎖定在密封筒內，不隨連續油管上下移動。因此該堵塞器設計有脫離部分、錨定部分和鎖定部分，通過用鎖塊鎖定彈簧外筒，防止其向下移動而使錨定功能失效，錨定完成后通過上提連續油管，使下連接頭與導向筒發生相對位移，從而剪斷脫離剪釘，堵塞器與連續油管脫離，連續油管和測試儀器繼續下入井下預定深度進行生產測試。測試結束后堵塞器需要進行解鎖，隨連續油管被提出井口，因而設計了解鎖部分，該部分通過上提連續油管，定位接頭上移剪斷解鎖剪釘，彈簧外筒失去對鎖塊的定位，錨定機構失效，最終堵塞器被連續油管下方的定位接頭帶出密封筒。

1—連續油管；2—密封組件；3—密封套；4—O型圈；5—密封套；6—錨塊；7—錨塊座；8—彈簧外筒；9—彈簧；10—鎖塊座；11—鎖塊；12—移動套；13—解鎖剪釘；14—剪切套；15—導向筒；16—定位接頭；17—下連接頭；18—脫離剪釘；A—Y接頭；B—密封筒；C—油管；D—測試儀器連接筒。

1.2工作原理

將內插有多芯電纜的連續油管穿越該堵塞器，裝配脫離剪釘使二者固定，連續油管下方連接測試儀器并下入井中。

1)堵塞器的錨定。當堵塞器經過與生產管柱中的密封筒時，在管柱重力作用下，錨塊相對于密封套向上移動，錨塊進入密封套的凹槽里，并通過彈簧外筒壓縮彈簧，當錨塊經過密封筒的擴徑時，在彈簧回復力的作用下，錨塊恢復原位并錨定在密封筒的擴徑處，狀態如圖1。

2)連續油管與堵塞器的脫離和測試過程。上提連續油管，堵塞器由于錨定機構相對于密封筒靜止。隨著上提力的增加，脫離剪釘被剪斷，連續油管脫離錨定在密封筒內的堵塞器，然后帶著測試儀器向下移動，直至井底預定深度。接著開泵生產，在生產過程中，上下移動連續油管，使測試儀器完成地層相關參數的錄取。

3)堵塞器的解鎖。生產測試結束后停泵，上提連續油管，定位接頭向上移動剪斷解鎖剪釘，移動套上移使其縮徑部分與鎖塊配合，解除鎖塊對彈簧外筒的軸向鎖定，隨著移動套與鎖塊座的上移，彈簧在預緊力的作用下使錨塊進入密封套的下凹槽，錨塊失去對密封筒的錨定，最終堵塞器與測試儀器一起被提出井口。

1.3技術特點

1)該堵塞器在生產測試期間封隔測試通道和采油通道，且在測試過程中錨定在密封筒中，不影響連續油管和測試儀器在井下的上下移動，保證參數準確錄取。

2)在實現與連續油管脫離和自身解鎖方面，該堵塞器采用依次上提的方式，解決了外徑較小的連續油管無法有效傳遞下壓力的問題，同時為了防止一次性剪斷所有剪釘。該堵塞器設計了具有1.5 m緩沖長度的導向筒，且脫離剪釘的剪切力小于解鎖剪釘，保證脫離過程和解鎖過程的可靠性。

3)連續油管表面有鐵銹，且較粗糙，易對堵塞器的動密封件造成磨損，因此動密封件的材質選用了具有自潤滑功能的聚四氟乙烯；并設計了2組雙向密封組合，如圖2。該組合對稱排列，保證連續油管在上下兩方向移動過程中保證密封良好。

圖2　雙向密封組合結構

2　主要技術參數

堵塞器主要技術參數如表1。

表1　技術參數

3　現場試驗

試驗過程：①下入生產管柱，其中密封筒處井深為825 m，井斜為46°；②將連續油管穿越堵塞器并用脫離剪釘將其固定，在連續油管下方連接測試儀器；③將測試管柱下入生產管柱并下壓，確保堵塞器進入密封筒；④上提連續油管630 kN，剪斷脫離剪釘，使連續油管與堵塞器脫離；⑤繼續下入測試管柱至測試位置，并向生產管柱與連續油管環空加壓15 MPa，模擬真實生產環境；⑥保持15 MPa壓力下，分別以10～15、15～20、25～30和30～35 m/min 4種速度上下移動連續油管進行生產測試，同時觀察壓力變化情況；⑦測試完畢，上提連續油管730 kN，剪斷解鎖剪釘，使堵塞器解鎖；⑧繼續上提連續油管，將測試管柱整體提出井口。

現場試驗中連續油管堵塞器成功實現密封筒錨定、與連續油管脫離和最終的解鎖上提，在生產測試期間發現連續油管移動速度越大，生產管柱與連續油管間的密封壓力越低，當移動速度為10～15 m/min時，密封壓力長時間保持在15 MPa；當移動速度達到30～35 m/min時，密封壓力從15 MPa降至不足10 MPa。因此測試時連續油管移動速度定為10～15 m/min。

4　結論

1)該連續油管生產測試用堵塞器可代替常規堵塞器，配合連續油管進行大斜度井的生產測試，為國內大斜度井的生產測試提供一種新工藝。

2)該連續油管用堵塞器采用外徑為31.75 mm的小直徑連續油管，通過依次上提的方式，實現與連續油管的脫離和自身解鎖，解決了小直徑連續油管無法有效傳遞下壓力的問題，同時該堵塞器配套的密封筒內徑為61.0和58.75 mm，適合國內油田大斜度井。

3)連續油管的下入和上提速度對堵塞器的密封性能有較大影響，速度越大，密封性能越差，根據現場試驗結果，建議生產測試時下入和上提速度控制在10～15 m/min。

4)需根據不同井深和井斜確定脫離剪釘和解鎖剪釘的剪切力，確保堵塞器的成功脫離和解鎖。

[1]周立果，姜紅軍.電泵井生產測試配套技術在塔河油田的應用[J].油氣井測試，2004，13(4)：64-65.

[2]鄭金中，張成富，程心平，等.用于?177.8mm套管井的Y形生產管柱及配套工具[J].石油機械，2012，40(9)：62-64.

[3]李湘濤，秦羽喬，陳四平，等.水平井測井儀器輸送技術及其應用[J].石油機械，2014，42(8)：98-100.

[4]楊永剛，張鐸，劉建成，等.水平井生產測井爬行器設計[J].石油儀器，2009，23(4).5-7.

[5]魯明春.水平井連續管存儲式測井技術在澀北氣田的試驗應用[J].焊管，2014，37(11)：27-29.

[6]劉鵬，杜道軍，張成富，等.一種用于小直徑連續油管測試的堵塞工具：中國，201320142452.4[P].2013-09-11.

Development of Plugging Device for Production Testing of Coiled Tubing in Highly Deviated Wells

LIU Peng，LI Ruifeng，SHEN Qiong，ZHANG Chengfu，LUO Jianwei

(EnerTech-Drilling & Production Co.，CNOOC，Tianjin 300452，China)

Crawler production test process had been used in China for monitoring high inclination well production.However，the transmission power for testing instrument of this process is relatively small.This process requires a higher quality well bore conditions along with the large construction risks.Coiled tubing production test technology can solve the problems above.The construction is simple and requires the low well bore condition，but only foreign companies can provide plug we use.The supporting sealed tube and coiled tubing size and plug function realization method are not suitable for domestic oilfield as well.In order to improve the testing process of coiled tubing in China，a plug for production test is developed，which is suitable for the size of sealed chamber of domestic oilfield.Three field experiments show that the plug is capable of matching coiled tubing，of which the outer diameter is 31.75 mm and the separation with the coiled tubing and the unlocking of the anchoring mechanism are realized by using the method of successively lifting.The problem that the small diameter coiled tubing can't transfer pressure effectively is solved.The plugging device developed meets the requirements of domestic coiled tubing production test process well.

highly deviated wells；coiled tubing；plugging device；production test；sealed chamber

1001-3482(2016)10-0072-03

2016-04-10

中海油能源發展股份有限公司科研基金“連續油管水平井找水控水工藝管柱研究”(HFXMLZ-GJ2014002)

劉鵬(1982-)，男，工程師，主要從事鉆完井工具的研發工作，E-mail：liupeng4@cnooc.com.cn。

TE931.2

Bdoi：10.3969/j.issn.1001-3482.2016.10.017